生物体内药物分析概论课件 第一讲-生物体内药物分析概论2015研

生物体内药物分析选论第二军医大学药学院药物分析学教研室范国荣guorfan@前言

临床用药基本要求：安全、有效、合理、可控

药物分析的目的与任务：实现药品生产过程与体内处置的全程质量控制，从静态常量检验到动态体内分析

研究领域研究技术药学科学分析化学药物分析学药物分析学生物体内药物分析生物体内药物分析前言原料药（杂质干扰）复方制剂（多成分之间干扰）制剂（赋形剂等干扰）体内药物（体液干扰、含量降低）中药（极多成分、复杂基质干扰、含量少）中药体内分析（更多成分、更复杂基质干扰、含量少、代谢产物量更少）仪器方法痕量快速灵敏准确精密常量化学方法(动态、活体)

难度递增(静态)生物体内药物分析

BiopharmaceuticalAnalysis

BiomedicalAnalysis体内药物分析生物药物分析

体液药物分析药物进入体内药物相互作用药物动力学特征体内生物转化及代谢测定生物样本中药物及代谢物样品前处理纯化富集待测组分定量分析现代分析技术LC/MS量变质变为新药研制、药品生产和临床应用等方面研究作出科学估计与评价进一步探索涉及药物体内质量控制的新技术和新方法为实现临床用药的安全有效、合理可控提供必要的实验研究手段与

基本知识技能。课程安排1.生物体内药物分析概论（11/30,6-8）药学大楼802室2.药物体内过程、存在状态与代谢特征（12/2,6-8）药学大楼802室3.生物体内样品及其预处理技术（12/7,6-7）药学大楼802室4.生物体内药物分析进展（12/7,8-9）药学大楼802室5.体内药物分析方法的建立及其评价（12/9,6-9）药学大楼802室6.药物代谢组学分析（12/14,6-7）药学大楼802室7.生物体内药物分析进展（12/14,8-9）药学大楼802室8.生物体内药物分析实验1（12/16,6-9）药学大楼802室9.生物体内药物分析实验2

（12/21,6-9）药学大楼802室10.生物体内药物分析实验3

（12/28,6-9）药学大楼802室11.生物体内药物分析实验4

（01/04,6-9）药学大楼802室12.研究进展报告（01/06,6-9）药学大楼802室13.课程考试（01/11,6-7）药学大楼802室生物体内药物分析概论一、生物体内药物分析的性质与意义二、生物体内药物分析的任务、对象与特点三、生物体内药物分析的发展与展望生物体内药物分析概论一、生物体内药物分析的性质与意义（一）生物体内药物分析的性质

药物分析学的分支学科;

通过现代分析技术的各种手段，了解药物进入体内的动态信息——ADME;

为新药研制、药品生产和临床应用等方面的研究作出科学的估计与评价;

探索涉及药物体内质量控制的新技术和新方法，为实现临床用药的安全、有效、合理和可控提供必要的实验研究手段与基本知识技能。作用部位检测部位肠壁门静脉肝脏

粪排泄代谢药物体内过程（二）生物体内药物分析的意义

1.生物体内药物分析在新药研究与药品开发中的意义

2.生物体内药物分析在临床合理用药与治疗药物监测中的意义

3.生物体内药物分析在药物滥用、兴奋剂检测及法医毒物分析中的意义

生物体内药物分析概论（二）生物体内药物分析的意义1.生物体内药物分析在新药研究与药品开发中的意义《新药审批办法》、《药品注册管理办法》及其相关指导原则的要求，进行药物代谢与动力学研究、生物利用度与生物等效性研究等化学药物非临床药代动力学研究技术指导原则2005

化学药物临床药代动力学研究技术指导原则2005

化学药物制剂人体生物利用度和生物等效性研究技术指导原则2015以药动学参数为终点评价指标的化学药物仿制药人体生物等效性研究技术指导原则20151127征求意见

为设计与发现新药提供新的信息，从而开发新型的药物及其制剂满足临床需要——活性代谢物、前体药物、ME-TOO药物及药物新剂型开发等

生物体内药物分析概论筛选先导化合物药理活性研究成药性研究

（ADME/T）确定候选药物药效学毒理学药代动力学制剂研究质量研究申报新药临床试验上市再评价获批获批（二）生物体内药物分析的意义2.生物体内药物分析在临床合理用药与治疗药物监测中的意义生物体内药物分析概论治疗药物监测及其临床意义

治疗药物监测（therapeuticdrugmonitoring，TDM）

即体内血药浓度测定，方向是实现个体化给药，目的为临床合理用药服务，达到最佳的药物治疗效果。治疗药物监测的工作内容：测定血液中或其它体液中药物浓度，观察临床药物反应，考察药物治疗效果，必要时根据药代动力学原理调整给药方案，使药物治疗达到比较理想的程度。地高辛、西地兰、洋地黄毒甙等洋地黄类药物它们是治疗心力衰竭的常用药物，但如果使用过量，则会诱发心律紊乱、房室传导阻滞和充血性心力衰竭。若不及时抢救，可导致死亡。血药浓度决定药物的治疗作用与毒副反应多年来，国内外以充分肯定TDM对药物治疗的指导与评价作用:

例如，通过TDM和个体给药方案，使癫痫发作的控制率从47％：提高到74％。在TDM之前，老年心衰患者使用地高辛时，中毒率达44％，经TDM及给药方案调整后；中毒率控制在5％以下。

实施治疗药物监测的药物应符合的基本条件：药物浓度变化可以反映药物作用部位的浓度变化；

临床疗效与药物浓度的相关性超过与用药剂量的相关性；药理效应不能用间接指标评价的药物；药物的临床治疗窗或有效浓度范围已知的药物；

血药浓度测定方法特异性、精密度均较高，且快速简便。

列为治疗监测药物的一般原则：（1）有效血药浓度范围较窄、剂量小、毒性大的药物。如地高辛、奎尼丁、庆大霉素等。（2）药代动力学个体差异大、药理作用强、不易估计给药后血药浓度、且难于通过剂量来控制的药物，如三环类抗抑郁药、苯妥英等。（3）病理状态下（如胃肠道疾病影响药物的吸收、肝脏疾病影响药物的代谢、肾脏疾病影响药物的排泄），对某些药物进行血药浓度监测。（4）药物的毒副反应与疾病本身症状相似，难以判断是剂量不足还是药物毒性所致，如地高辛有时会出现与疾病相似的房颤毒性反应，必须监测血药浓度，便于增减剂量。

列为治疗监测药物的一般原则：（5）合并用药由于药物相互作用产生不良反应，需要进行血药浓度监测，及时调整用药剂量。（6）在短期内难以判断临床疗效的药物，预测药物能否达到预防或治疗效果，需要进行血药浓度监测。如茶碱预防哮喘发作、抗癫痫药物预防癫痫等。（7）当药物的体内过程呈非线性动力学，尤其非线性动力学动力学过程发生在有效血药浓度范围内或小于最低有效血药浓度时，需要进行进行血药浓度监测。（8）在临床长期用药情况下，判断患者用药的依从性或机体的耐药性。血药浓度决定药物的治疗作用与毒副反应水杨酸血药浓度与疗效毒性关系

药理作用有效血药浓度（μg/ml）镇痛50～100抗风湿＞250抗炎350～400中毒＞550

致死1600～1800血药浓度μg/ml10~2020~3030~40>40药理及

毒性反应有效血药浓度眼球震颤运动失调精神异常抗癫痫药苯妥英钠血药浓度与药理作用及毒性反应患者女性，25岁，因癫痫强直阵挛性发作入院，遂静脉注射负荷剂量苯妥英钠800mg并开始口服维持剂量250mg/d。测得苯妥英钠的浓度为3.6μg/ml，医生考虑到尚未达到治疗浓度范围，故增加剂量到400mg/d。患者出现痉挛等类似癫痫发作症状。测得血药浓度为10.9μg/ml，医生拟打算再次增加剂量。患者白蛋白为20g/L(正常范围是34~48g/L)，于是建议检查患者游离苯妥英钠浓度。结果显示游离苯妥英钠浓度为4.9μg/ml（游离药物治疗浓度范围1~2μg/ml），判定患者苯妥英钠中毒，建议降低剂量为250mg/d。影响生物体内药物处置与血药浓度的因素

机体因素：生理因素、病理因素、遗传因素

药物因素：药物的剂型与药物的手性

环境因素：化学物质和合并用药

其他因素：时间节律、营养水平、精神状态生物体内药物分析概论（二）生物体内药物分析的意义临床合理用药影响生物体内药物处置与血药浓度的因素示例一：生理、病理因素对奥美拉唑血药浓度的影响影响生物体内药物处置与血药浓度的因素示例二：遗传因素对泮托拉唑血药浓度的影响PM慢代谢型hetEM杂合子快代谢型homEM纯合子快代谢型CYP2C19基因型不同，因此由其催化的泮托拉唑的去甲基代谢转化的程度不同；个体化给药影响生物体内药物处置与血药浓度的因素示例三：普罗帕酮的手性药代动力学相互作用（二）生物体内药物分析的意义3.生物体内药物分析在药物滥用、兴奋剂检测及法医毒物分析中的意义药物滥用毒品检测

兴奋剂检测法医毒物分析生物体内药物分析概论进行兴奋剂检测的技术难度很大、要求极高。要查出1毫升尿液中含有的2纳克（1纳克等于十亿分之一克）兴奋剂，就相当于在5个标准游泳池（50米×25米）的水量中放入一小勺糖，然后随意抽取一小瓶进行化验。血液、尿液以及毛发中吗啡类、巴比妥类、酒精类、可卡因类、印度大麻类、苯丙胺类、柯特(KHAT)类和致幻剂类。其他还有烟碱、挥发性溶液等。目前毒品种类已达到200多种。酒后驾车判定：血液酒精浓度在0.2—0.8mg/ml（不含0.8）之间，属于酒后驾车；血液酒精浓度在0.8mg/ml（含）以上时，属醉酒驾车。示例：人尿液及血液中的地西泮及其代谢产物检测地西泮类药物为长效苯二氮卓类药物，临床用于镇静催眠。长期服用成瘾，国家控制的第二类精神药物。滥用、服毒自杀及麻醉抢劫中常用，其中麻醉抢劫案件中给药剂量小，受害人苏醒后报警距抢劫有数小时至数天，法医毒物分析难度较大——体内浓度极低。Extendingthedetectionwindowofdiazepambydirectlyanalyzingitsglucuronidemetabolitesinhumanurineusingliquidchromatography–tandemmassspectrometry，JournalofChromatographyA，Volume1268,2012,29–34地西泮代谢过程——代谢物、葡萄糖醛酸结合物的检测Thelongestdetectionperiodofdiazepamanditsmetaboliteinhumanurinefromthreevolunteersafteroraladministrationofasingledose5mgofdiazepam(hours).CompoundsVolunteer1Volunteer2Volunteer3Diazepam682020Nordiazepam252116140Oxazepam––10Oxazepamglucuronide564300550Temazepam1084468Temazepamglucuronide372140372二、生物体内药物分析的任务、对象与特点（一）生物体内药物分析的任务

建立生物样品中药物浓度的测定方法及用于生物样品分离分析，是生物体内药物分析的主要任务。

生物体内药物分析概论1.生物体内药物分析方法学研究

血样尿液唾液胆汁组织器官预处理方法

分离纯化浓集样品测定方法建立方法优化方法学研究灵敏度准确度精密度线性和范围耐用性……灵敏、准确、快速、简便2.在临床治疗药物监测中应用

分析方法快速、简便、准确，且血药浓度一般只需测定特定时间的一次数值，不需要进行体内药物经时变化考察。

治疗药物监测中常见的体内分析方法有免疫学、光谱学和色谱学方法。3.在药代动力学研究中的应用

药代动力学研究涉及药物在体内的吸收、分布、代谢与排泄等动态过程，需要研究血药浓度—时间曲线的变化，探讨药物分布与药理作用的关系，其中生物样品中药物浓度高低差别大，且通常需要药物及其代谢产物的同时测定，因此要求体内分析方法必须具有足够的灵敏度和专属性。4.在药物代谢遗传多态性研究中的应用

药物代谢是药物代谢酶参与下的体内药物活性变化或结构与理化性质的改变。许多药物代谢酶具有遗传性变异，其中大多数表现为遗传药理学多态性：表型和基因型。目前研究较多的具有遗传多态性的体内代谢为乙酰化代谢和氧化代谢，而氧化代谢酶主要为细胞色素P450（CYP）2C19和2D6，其多态性显示明显的种族差异和家族遗传性。选择探针药物进行人群代谢分型研究，将有助于临床相关药物的合理应用。在药物代谢遗传多态性研究中的应用示例一：异烟肼乙酰化代谢的遗传多态性在药物代谢遗传多态性研究中的应用示例二：右美沙芬氧化代谢的遗传多态性在药物代谢遗传多态性研究中的应用示例二：右美沙芬氧化代谢的遗传多态性（1）色谱条件HP-1（0.22mm25m）毛细管柱，FID检测。毛细管柱温190℃，进样口温度260℃，检测器温度260℃。以高纯氮（99.99%）为载气，分流比为50：1；燃气：氢气流速50mlmin-1，空气流速500mlmin-1。（2）尿样处理收集口服右美沙芬30mg后0～8h的尿样，取尿样2.5ml,经酸化水解、乙醚去脂、碱液中和、盐析沉淀后，加入乙醚-异丙醇（9：1）提取，有机层分离挥干，残留物以50μl乙酸乙酯溶解,取上清液2.0μl进样分析。（3）体内分析方法学评价线性范围、回归方程、最低检测限方法回收率日内日间标准差（4）尿样分析在药物代谢遗传多态性研究中的应用示例二：右美沙芬氧化代谢的遗传多态性5.在生物体内内源性物质测定中的应用

体内内源性物质如氨基酸、激素、儿茶酚胺、肌酐、草酸、尿酸等

机体正常生理条件或机体发生病变

测定体内内源性物质或疾病标志物的含量

疾病的辅助诊断或及早预防兴奋剂检测：睾酮/表睾酮；去氢表雄酮促红细胞生成素EPO在生物体内内源性物质测定中的应用示例：尿液中多胺的气相色谱-质谱法测定

多胺包括腐胺（putrescine，Put）、精脒（spetrmidine，Spd）、精胺（spermine，Spm）和尸胺（cadaverine，Cad）。体液中多胺含量的增加，预示着某部分组织生长迅速，或者因恶性肿瘤而促成多胺的增加。因此，测定体液中多胺的含量可以作为临床生化诊断恶性肿瘤的辅助方法。（1）色谱条件HP-5（0.2mm25m）毛细管柱，毛细管初始柱温为110℃，以20℃min-1升温至280℃。气化室温度230℃，接口温度280℃。以氦气为载气，流速0.8mlmin-1，无分流进样，分流阀切换时间0.8min。电离方式：电子轰击（EI），能量70eV，倍增电压2000V。选择离子检测（SIM）：1，3-丙二胺226、254，腐胺（Put）226、267，精脒（Spd）226、254、536，精胺（Spm）226、254，尸胺（Cad）226，内标1，6己二胺226、254。

示例：尿液中多胺的气相色谱-质谱法测定（2）尿样处理收集24小时尿样，加盐酸防腐，记总量，取5ml于-20℃冰箱保存待测。取尿样0.3ml,经酸化水解、碱液中和、树脂纯化，70℃吹干，残留物加乙酸乙酯100μl、七氟丁酸酐25μl，封口后70℃反应30分钟。反应液中和后经正己烷—二氯甲烷（4：1）提取，有机层分离挥干，残留物以50μl乙酸丁酯溶解,取1.0μl进样。示例：尿液中多胺的气相色谱-质谱法测定（3）体内分析方法学评价线性范围：20500ng

线性相关性：r＞0.99回收率：＞75%日内日间标准差：＜8.0%。（4）尿样分析30例正常人尿液中多胺含量统计结果（nmol/24h）─────────────────────────────

1，3丙二醇腐胺尸胺精脒精胺─────────────────────────────

男性（n=15）6.07±4.0539.37±13.959.79±8.81

（21-48岁）女性（n=15）4.45±3.3728.93±8.8511.45±10.86

（18-60岁）─────────────────────────────（二）生物体内药物分析的对象

生物体内药物分析研究药物在体内的“命运（fate）”即药物的吸收、分布、代谢和排泄。因此，凡是体内药物到达之处，如体液、器官、组织和排泄物等均是生物体内药物分析的研究对象。

生物样品来源、样品种类和检测组分

1.生物样品来源：决定于研究的目的，人体与动物2.生物样品种类：如体液、器官、组织和排泄物等均匀生物样品：血液（血浆、血清、全血）、尿液、唾液、胆汁、乳汁、脑脊液、淋巴液、汗液和性腺分泌液等体液，呼出气体非均匀生物样品：心、肝、肾、脾、肺、脑、胃、肠、子宫或睾丸、脂肪、肌肉、皮肤等器官、组织，粪便排泄物生物样品种类选取的一般原则：（1）必须是能够反映出浓度与药物效应之间关系；（2）易于获得；（3）便于处理，适合于分析；（4）根据不同目的与要求进行选取。3.检测组分：即生物样品中的药物及其代谢物等

（1）原形药物的测定；（2）游离药物的监测；（3）活性代谢产物的监测；（4）药物对映体的监测；（5）作用部位药物浓度的测定；（6）体内内源性物质的测定。（三）生物体内药物分析的特点

常规药物分析：原料药物和药物制剂分析真伪鉴别、纯度检查、含量测定共存杂质、制剂辅料、复方药物生物体内药物分析：复杂生物样品的微量分析药物浓度低样品采量少干扰成分多

体内药物分析的特点1、生物样品中药物浓度低，浓度波动范围大，对分析方法灵敏度、线性范围要求高；2、可供分析测定的样品量一般较少，不易重新获得，且具有易变化性，应选择合适方法储存并尽快分离检测；3、生物样品中干扰杂质多，分析测定前一般需经过分离、纯化处理；

4、选择进行体内分析的方法，在保证一定灵敏度的前提下，要求简便、快速，以便迅速为临床用药及中毒解救提供参考。5、必须配备一定的仪器设备，包括样品冷藏、萃取、浓集等辅助设备以及高灵敏度、高专属性的分析检测仪器。三、生物体内药物分析的发展与展望（一）国外发展概况

二十世纪六十年代：发现药物疗效与血药浓度密切相关

意识到测定体内血药浓度重要性与必要性。限于当时条件有限未能付诸实践。二十世纪七十年代初：药代动力学、生物药剂学、临床药理学等建立与发展微量、痕量分析方法的发展与应用生物体内药物分析在国外建立和发展。二十世纪七十年代末：血药浓度监测广泛应用于临床。二十世纪八十年代：生物体内药物分析发展较快，学科雏形基本形成，一些有影响的杂志和著作创刊出版。（一）国外发展概况Sadee，etal：《DrugLevelMonitoring》（1980）Richens，etal：《TherapeuticDrugMonitoring》（1981）Smith，etal：《TextbookofBiopharmaceuticalAnalysis》（1981）InternationalJournal：《JournalofPharmaceuticalandBiomedicalAnalysis》（1983）Widdop，etal：《TherapeuticDrugMonitoring》（1985）BiopharmaceuticalAnalysisBiomedicalAnalysis三、生物体内药物分析的发展与展望（二）国内发展概况1980年：全国统编教材《药物分析》首版编入放射免疫分析与血药浓度测定等内容1984年：吴如金等出版首本专著《体内药物分析》（人民卫生出版社）1986年：陆明廉等出版《血药浓度测定与临床应用》（上海科技出版社）1988年：陈刚等出版《治疗药物监测—理论与实践》（人民军医出版社）1989年：吴莱文等出版《治疗药物监测》（人民卫生出版社）1990年：曾经泽等出版《生物药物分析》